时 钟信号T滿J，用于比较差分模块中P与调节阔值Pthd的大小，从而决定是否开启调节模式。
[0102] 在本发明中，为了保证在一个测量时间窗内只包含一个电源噪声峰值，对于单时 钟系统，测量时钟信号通常持续至一个时钟周期;对于多时钟系统，测量时间窗宽度可选为 最小的时钟周期；对于忍片上口电路既有由时钟上升沿又有由下降沿出发的，测量时间窗 宽度可选为系统时钟的一半。
[0103] 工作环境溫度对Ξ维速查表的影响：
[0104]由于工艺不确定性和溫度会影响电源噪声瞬态波形测量系统的性能，所W在电源 噪声波形重构阶段，生成的速查表应消除运些影响。同时，在测量电源噪声宽度之前，会对 边缘噪声检测器(20E)进行校准，即消除工艺不确定性对噪声宽度测量过程的影响。因此， 生成的速查表就要着重消除溫度带来的影响。
[0105]因为在电源噪声波形VDD(t)下，经过一个固定的测量时间M，快速环形振荡器 (20E)振荡的总个数N可W由方程(1)表示，即：
[0106]
…
[0107]其中，No表示无较大电源噪声时，快速环形振荡器在测量时间Μ内的振荡个数；
[010引表示振荡周期-电源电压的敏感度。 aVDD
[0109] 并且，归一化计数值Nnnrm可由方程(2 )求得，即：
[0110]
(巧
[0111] 从上述表达式中可w看出，给定电源噪声波形VDD(t)和测量时间窗长度Μ后，归一 化计数值Νη。?仅由
振荡周期-电源电压敏感度决定。同时：
振荡 周期-电源电压敏感度是溫度和工艺不确定性的函数，而且在一定的电源噪声范围内可认 为是常数。该常数非常容易通过自测试设备(ATE)得到。通常情况下，对于已制造出来的系 统，该工艺已经确定，如果片上工作溫度已知，那么
b就可W确定下来。因此， 要先通过仿真得到不^
下的Ξ维速查表。在实际电源噪声瞬态波形重构过程 中，选取具巧
r的速查表。
[0112] 要想在片上直接一步获得
是很困难的，因此可通过Ξ步来获得具体
下的速查表，具体步骤详见后面测量步骤中的说明。
[0113] 本发明电源噪声测量方法包括有下列步骤：
[0114] 测量步骤一，寻找电源噪声较大区域。在设计集成电路忍片过程中，通过1C Compiler软件对集成电路忍片进行区域划分，并标记出每个潜在地具有较大电源噪声的区 域；
[0115] 测量步骤二，系统集成。在集成电路忍片上空余面积较多的地方插入控制寄存器 和判断逻辑模块，W及在每个区域中插入一个电源噪声瞬态波形测量模块(2A、2B、……、 2N)并连接该区域对应的电源网络，同时将系统时钟通过布线连接到定时器的输入端；
[0116] 测量步骤Ξ，选取合适的测量时间窗长度Μ和采样间隔。测量时间窗长度由系统时 钟，和集成电路触发条件决定。在测量时间窗内，应包含一个电源噪声峰值。同时，测量时间 窗长度还会由允许的测量误差限定；
[0117] 测量步骤四，生成速查表。由于从电源噪声瞬态波形测量模块直接获得的是，测量 时间窗下纹波计数器的计数值NW及噪声边缘检测器的数字签名，即振荡个数和电源噪声 宽度。因此，为获得电源噪声瞬态波形还需要获得电源噪声的峰值。因此，需建立Ξ维速查 表，来获得电源噪声峰值与宽度和归一化振荡个数的关系。此外，由于溫度的工艺不确定性 也会影响电源噪声瞬态波形测量模块的性能，速查表上还应给出不同溫度下，上述Ξ者的 关系；
[0118] 首先，通过自测试设备(ATE)获得在各个溫度下(-40°C~120°C)，没有较大电源噪 声的情况下，快速环形振荡器在一定时间内的振荡个数，并绘出图像，如图4(a)所示；
[0119] 然后，通过自测试设备(ATE)获得在各个溫度下(-40°C~120°C)，快速环形振荡器 的振荡周期与电源电压的敏感度，即
，并绘出图像，如图4(b)所示；
[0120]最后，通过SPICE仿真软件，在不同於
条件下，选取不同的电源电压噪 声的宽度和峰值，获得快速环形振荡器的振荡个数，从而求出归一化振荡个数，并绘出图 像，如图4(c)所示；
[0121] 测量步骤五，测量电源噪声瞬态波形测量模块工作环境溫度。在上一个步骤中，绘 出的是在不同溫度条件下，电源噪声峰值、宽度和归一化振荡个数的Ξ维速查表。因此，在 测试开始前，先获得片上运行溫度来选取对应的速查表。当忍片上一小部分电路运行时，使 快速环形振荡器振荡一段时间，获得振荡个数，通过查找上一步骤获取的个数-溫度图像， 获取片上运行溫度。
[0122] 测量步骤六，校准噪声边缘检测器。通过调整每个"冠状分支"下的两个子分支的 缓冲器个数及电容容值，使检测器在无较大电源电压噪声的情况下，输出的数字签名均为 逻辑0。持续增加一个子分支的缓冲器个数，一旦该位出现逻辑1，即停止校准；
[0123]测量步骤屯，选取合适的调节阔值，使调节反应时间最小。该阔值信息可通过自测 试设备(ATE)获得。通过在自测试设备(ATE)上添加结构和功能测试向量，当电路失效时将 振荡器振荡个数设为调节阔值；
[0124]测量步骤八，配置控制寄存器参数信息。在测试开始前，将配置参数信息写入到控 制寄存器中。运些配置参数包括测量开始时间、测量时间窗长度、快速环形振荡器中非口个 数、噪声边缘检测器参数W及调节阔值。在测量开始后，运些配置参数将传递到判断逻辑模 块和电源噪声瞬态波形测量模块中。
[0125] 测量步骤九，生成电源噪声。通过添加结构、功能或内建自测试(BIST)测试向量， 在集成电路内部生成电源噪声，同时使电源噪声瞬态波形测量系统开始工作。
[0126]测量步骤十，片上实时测量。电源噪声瞬态波形测量模块在之前设定好的时刻开 始工作，同时每次运行时间为一个测量时间窗长度M。在片上实时测量过程中，获得的测量 时间窗内和调节时间窗内的振荡个数，W及噪声边缘检测器的数字签名分别存入数据寄存 器或随机静态存储器(SRAM)中。
[0127]测量步骤十一，片上自调节。每经过一个调节时钟信号，判断逻辑模块会比较差分 模块输出的振荡个数，一旦小于预定的调节阔值，则输出高电平，即逻辑1，来触发与之相连 的动态电压频率调节系统(DVFS)，进而补偿电源电压。
[012引实施例1
[0129]应用本发明设计的电源噪声瞬态波形测量模块进行的测试：
[0130] 采用HSPICE2014软件进行测试，该测试使用Nangate45皿开源库。电源噪声瞬态 波形测量模块前端的快速环形振荡器，是由与口，多路选择器，个数最小为3的反相器组成。 纹波计数器为8位，即8个触发器和8个反相器相连接，一个测量时间窗内，最大计数255。边 缘噪声检测器为20位，即20个"冠状分支"。标准电源电压为1.05V，扫描溫度为-40°C~120 °C。除此之外，为了更好地得到N，i，j，测量时间窗长度选为5ns。考虑到制造工艺不确定性 的影响，本电源噪声瞬态波形测量系％统在仿真过程中，均加入1 %tax，5 %W，10 %L和25 % Vth。其中，W为栅氧化层厚度，W为栅极宽度，L为栅极长度，Vt功M0S管的阔值电压。当快速 环形振荡器的供电电源电压为1.05V且没有任何噪声时，由于存在上述不确定性，快速环形 振荡器的振荡周期为56皮秒~66皮秒。
[0131]将本发明设计的电源噪声瞬态波形测量系统插入到一些标准测试电路（ITC benchmark)和来自开源SPARC处理器（0penSPARCT2SPARCTcore)核中64位浮点和图形单 JL·〇
[0132] 首先，通过添加不同的功能测试向量，通过1CCompiler找到四个电路中电源噪声 较大的区域。如图5a-d所示，红色区域表示电源噪声较大，将系统插入到运些区域中。由于 忍片上集成电路数量十分庞大，集成度很高，所W拥挤程度很高，可插入面积较小。因此，可 将本系统的前端部分，即快速环形振荡器，噪声边缘检测器W及纹波计数器，放置到红色全 区域中。将所有电源噪声瞬态波形测量模块中共用的控制寄存器和判断逻辑模块放置到其 他可用面积较大的地方中。通过应用1CCompiler软件的仿真测试，将电源噪声瞬态波形测 量系统插入标准集成电路中，可得出电源噪声瞬态波形测量系统放置个数W及占用总面积 的百分比，如下表所示。
[0133]电源噪声瞬态波形测量系统占总电路面积比：
[0134]
[0135]接下来，选取合适的采样间隔。前面已经介绍，采样间隔，即采样窗长度，是由边缘 噪声检测器中各个"冠状分支?'司的缓冲器类型及个数决定。一个合适的采样间隔只需要几 个缓冲器，因此所占用面积极小。对于此次峰值为0.IV，宽度为2.5ns的电源噪声，选取分别 选取0.7ns，0.6ns，0.5ns，0.4ns，0. ：3ns，0.125ns六个采样间隔进行采样，通过观察边缘噪 声检测器生成的数字签名，找到第一个翻转位数iW及最后一个翻转位数j，从而获得实际 电源噪声宽度，如下表所示。
[0136] 对于0.2V峰值，2.5ns宽度电源噪声采样测量结果表：
[0137]
[0138]从上表可W看到，当采样间隔减小为0.125ns时，边缘噪声检测器输出的数字签名 为:011111111111111111110，即测得的噪声宽度为2.275113，此时误差为5%，达到允许误差 范围。因此，在W后系统的实际测